[发明专利]加工复合体的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种处理包括难熔金属材料和超硬结构的复合体的方法，具体地但不排他地涉及从包括超硬晶粒的烧结多晶结构去除难熔金属的方法。

背景技术

如本文所采用，超硬材料具有至少约28GPa的维氏硬度，并且超硬材料的示例包括金刚石、立方氮化硼(cBN)和包括金刚石或cBN的某些材料，例如多晶金刚石(PCD)和多晶立方氮化硼(PCBN)材料。

美国专利号3,745,623公开了一种用于在保护金属护套内烧结多晶金刚石(PCD)材料的方法，该保护金属护套在烧结后依然牢固地附着在PCD体的外表面，并且能够简单地通过将其磨掉而被去除。金属护层可以包括钛或锆。由于一些保护护套被转化成硬质合金，除了磨掉所有金属之外，还留下薄的硬质合金外层。

日本专利申请号59-219500公开了从PCD工具嵌件的从工作表面至少延伸约200微米的区域去除金属催化剂材料，该去除将增强材料的耐热性，并且可以改进嵌件在使用时的性能。美国专利号6,861,137公开了从多晶金刚石主体的间隙基材靠近工作表面的部分而不从间隙基材的其它部分将粘合剂-催化剂材料去除，从而可以增强其耐磨性而不损失冲击强度。

美国专利申请公开号2010/012391描述了一种具有金刚石晶体主体的多晶金刚石复合切割件，该金刚石主体在间隙区域包含钴，该切割件涂覆有聚四氟乙烯。在用盐酸和氢氟酸的混合物滤取主体之前将干燥的聚四氟乙烯段去除。美国专利申请公开号2010/0095602提出用于通过用含有两种不同种类酸的酸混合物从烧结金刚石主体的间隙区域滤取金属材料来制造热稳定切割元件的方法。该酸混合物包含酸溶液和至少一种酸形成化合物。

需要一种从包括超硬材料的复合体中去除难熔金属材料的有效方法，更具体地但不排他地，其中所述复合体包括在存在难熔金属的情况下形成的多晶超硬材料。

发明内容

本发明提供了一种处理包括超硬结构和难熔金属材料的复合体的方法，该难熔金属材料靠近复合体的边界露出，例如靠近所述超硬结构的边界露出，所述方法包括：提供碱性腐蚀剂；将所述腐蚀剂至少加热至其熔点，将所述复合体与处于熔化状态的所述腐蚀剂相接触并且用所述腐蚀剂处理所述复合体一段时间以从所述复合体去除难熔金属材料。

通过本文可以设想所述方法、所述腐蚀剂和所述复合体的各种组合和设置，下文描述了非限制性和非穷举示例。

腐蚀剂可以包括一种或更多种腐蚀性材料或碱性材料，例如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)或氢氧化锂，诸如锂、钠、钾的碱金属的腐蚀性盐，或金属形式(例如元素钠)的碱金属或碱金属和碱土金属的氢化物，例如氢化钠(NaH)。在一些示例中，腐蚀剂可以包括这些材料中的一种或更多种的混合物。在一些示例中，腐蚀剂可以被提供为与水结合，例如腐蚀剂可以包括结合结晶水的固态腐蚀性材料或碱性材料，和/或所述方法可以包括将腐蚀性材料与水结合。例如，所述腐蚀剂可以是含最少5重量百分比和最多30重量百分比的水的固态形式。当使用例如碱金属的腐蚀性盐的腐蚀剂时，其纯度可以是至少约70重量百分比或至少约82重量百分比并且至多约90重量百分比或至多约88重量百分比，并且在一个示例中，所述盐的纯度可以是约85重量百分比并且所述盐可以是氢氧化钾。例如，腐蚀剂的纯度可以是至少约70重量百分比和至多约90重量百分比。在一些示例中，其余成分可以包括水或由水组成。

在一些示例中，腐蚀剂可以包括与水结合的氢氧化钾，其中氢氧化钾和水的相对量使得所述腐蚀剂能够在最高约300摄氏度或最高约250摄氏度处于熔化状态。例如，所述腐蚀剂提供为在最高约240摄氏度被熔化的形式，这可以通过结合超过一种的腐蚀性材料或碱性材料和/或提供例如结晶水或添加水的与水结合的腐蚀性材料或碱性材料来实现。

碱性腐蚀剂能够降解元素形式的难熔金属但是基本不太能或基本不能降解难熔金属的碳化物。

在一些示例中，所述一段时间是至少约5分钟、至少约10分钟、或至少约15分钟，并且在一些示例中，所述一段时间是至多约180分钟、至多约90分钟或至多约45分钟。在一个示例中，所述一段时间可以是约30分钟。